本文關(guān)鍵詞：雙目測(cè)距機(jī)器人的研究

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【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的不斷發(fā)展和突破,基于圖像處理的視覺測(cè)距已經(jīng)成為研究的熱點(diǎn)。視覺測(cè)量改變傳統(tǒng)的測(cè)量方式,其可用于無人駕駛、三維重建、智能控制等眾多領(lǐng)域。視覺傳感器采集的信息量大而廣,被稱為機(jī)器人最重要的傳感器,將視覺傳感器應(yīng)用于機(jī)器人,將給人們帶來更多更全的交互信息,改變傳統(tǒng)機(jī)器人的操控模式,提高機(jī)器人工作效率。因此,視覺測(cè)距機(jī)器人的研究不僅具有重要的理論意義,而且具有良好的市場(chǎng)前景和廣闊的應(yīng)用價(jià)值。本文基于Linux開發(fā)環(huán)境,在分析研究視頻幀抓取、圖像預(yù)處理、相機(jī)標(biāo)定、圖像匹配、重投影等理論方法的基礎(chǔ)上,研究并設(shè)計(jì)了一款具有雙目測(cè)距功能的機(jī)器人。機(jī)器人實(shí)時(shí)采集所處環(huán)境視頻信息,經(jīng)Mini6410分析處理,得出視角區(qū)域三維點(diǎn)云,進(jìn)而分析得出近景物體的深度信息;同時(shí)機(jī)器人將采集的視頻經(jīng)服務(wù)器壓縮編碼,遠(yuǎn)程傳輸至Android客戶端,工作人員可以依據(jù)機(jī)器人傳回的視頻圖像遙控機(jī)器人完成指定任務(wù)。本文主要完成以下幾個(gè)方面的工作:(1)研究以單片機(jī)為硬件平臺(tái)的控制系統(tǒng),首先分析機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)以及機(jī)械臂的控制原理,然后在分析研究串口通訊、中斷等知識(shí)的基礎(chǔ)上,合理設(shè)計(jì)機(jī)器人的整體硬件結(jié)構(gòu),完成機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制設(shè)計(jì)。(2)基于小孔成像模型分析研究相機(jī)成像原理,建立圖像像素坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間點(diǎn)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,通過已知尺寸棋盤對(duì)相機(jī)標(biāo)定,得出相機(jī)固有參數(shù),使用極線約束、Marr約束等原理實(shí)現(xiàn)立體校正。(3)分析研究圖像匹配的基本算法及其原理,使用SAD算法匹配左右圖像,找出匹配特征點(diǎn),利用特征點(diǎn)左右圖像之間視差,得出圖像三維點(diǎn)云,分析三維點(diǎn)云信息,測(cè)得近景物體的深度信息。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式系統(tǒng) 雙目測(cè)距 相機(jī)標(biāo)定 圖像匹配 三維點(diǎn)云
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景及意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 智能機(jī)器人的發(fā)展及研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 視覺測(cè)距技術(shù)16-17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.4 本文組織結(jié)構(gòu)18-19
• 第2章 機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)19-26
• 2.1 引言19
• 2.2 機(jī)器人總體框架設(shè)計(jì)19
• 2.3 控制模塊設(shè)計(jì)19-21
• 2.3.1 嵌入式開發(fā)平臺(tái)19-20
• 2.3.2 單片機(jī)控制系統(tǒng)20-21
• 2.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)21-24
• 2.4.1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)21-22
• 2.4.2 轉(zhuǎn)向方案設(shè)計(jì)22-23
• 2.4.3 機(jī)械臂控制23-24
• 2.5 無線通信模塊介紹24-25
• 2.5.1 WiFi24
• 2.5.2 藍(lán)牙24-25
• 2.6 MJPG視頻服務(wù)器25
• 2.7 本章小結(jié)25-26
• 第3章 相機(jī)模型及標(biāo)定26-36
• 3.1 引言26
• 3.2 相機(jī)模型26-27
• 3.2.1 視覺成像原理26
• 3.2.2 相機(jī)成像原理26-27
• 3.3 相機(jī)標(biāo)定原理27-33
• 3.3.1 相機(jī)畸變27-28
• 3.3.2 坐標(biāo)系變換28-31
• 3.3.3 單目標(biāo)定步驟31
• 3.3.4 標(biāo)定物選取31
• 3.3.5 相機(jī)標(biāo)定31-33
• 3.4 重投影33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-36
• 第4章 雙目測(cè)距36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 三角測(cè)量法原理36-37
• 4.3 立體標(biāo)定37-41
• 4.3.1 極線約束37-38
• 4.3.2 Marr約束38
• 4.3.3 立體校正38-39
• 4.3.4 立體標(biāo)定39-41
• 4.4 立體匹配41-42
• 4.4.1 立體圖像匹配難點(diǎn)41-42
• 4.4.2 SAD算法42
• 4.5 重投影42-43
• 4.6 本章小結(jié)43-44
• 第5章 機(jī)器人實(shí)例44-53
• 5.1 引言44
• 5.2 硬件結(jié)構(gòu)及功能44-45
• 5.3 遠(yuǎn)程控制軟件45-47
• 5.3.1 操控軟件設(shè)計(jì)45-47
• 5.3.2 視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)47
• 5.4 嵌入式OPENCV視覺庫搭建47-50
• 5.4.1 Open CV視覺庫搭建48-49
• 5.4.2 Qt環(huán)境搭建49
• 5.4.3 Qt環(huán)境下Open CV配置49-50
• 5.5 近景物體測(cè)距50-52
• 5.6 本章小結(jié)52-53
• 總結(jié)與展望53-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 致謝58-59
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和獲獎(jiǎng)情況59

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